SISTEMA CAE/CAD/DBASE/OFIMÄTICA APOYO COMPUTACIONAL PARA EL INGENIERO MODERNO Luis Javier Galván Venegas* En la actualidad, los posibles perfiles de trabajo por los que un recién graduado en ingeniería puede optar son muy diversos. Además, las necesidades actuales de cualquier país requieren de egresados versátiles y "abarcadores" en sus posibilidades profesionales. Por otra parte, la computación, con su vertiginoso desarrollo, ha penetrado en todos los rincones del quehacer humano, y se ha convertido en una herramienta indispensable para los trabajos, sencillos o complejos, que deben realizarse en un sofisticado laboratorio o al pie de una instalación industrial cualquiera. Hoy en día, existen programas y sistemas comerciales para casi todos los cálculos y actividades que un ingeniero requiere en el desarrollo de su actividad, y otros tipos de ayudas para crear el sistema específico que permite realizar una tarea de carácter exclusive. En este punto surgen las preguntas: ¿Cómo transmitir todo el cúmulo de conocimientos requeridos a un joven en un tiempo determinado? ¿Qué incluir y qué omitir? Estas preguntas son válidas para todas las disciplinas y, en especial, para la computación. A continuación se exponen agrupaciones de conocimientos que deben ser impartidos a los alumnos a lo largo de su carrera. El orden de exposición no refleja la importancia, sino la secuencia deseable. Programa de Graduados e Investigación en Ingeniería Eléctrica, Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Instituto Tecnológico de Morelia.

Introducción a la computación Es nuestro criterio que, ante todo, el recién graduado debe ser un buen usuario de una micro-computadora y debe dominar un sistema operativo como MS-DOS, sus utilitarios; la lógica y cuidados; precauciones en el trabajo; así como elementos organizativos, la información de los medios técnicos (hardware) disponibles en la actualidad y los tipos de software existentes en las ramas de la ingeniería. Por ejemplo, CAE, CAD y Ofimática principalmente, así como sus posibilidades de integración para actividades especificas.

Así estos aspectos deben ser impartidos (para formar o nivelar) al estudiante desde los primeros momentos de la carrera y servir de base para el resto de las actividades como estudiante y, más tarde, como profesionales. Ofimática Al poco tiempo de iniciar la carrera se exigen informes de todo tipo (resultados de prácticas de laboratorio, tareas, proyectos de cursos, etcétera) y, en muchos casos, el estudiante sufre la dependencia (que probablemente continuará en su vida profesional), de que alguien le transcribe el texto a entregar en un procesador de palabras, o que los resultados de un sistema CAD/CAE sean entregados en crudo, sin un tratamiento de edición que lo transforme en un documento terminado e integrado. El nivel técnico actual posibilita que estas habilidades sean estándar en todas partes del mundo. Por estas razones, la enseñanza y utilización de un procesador de palabras que integre fórmulas matemáticas, gráficos, etcétera (por ejemplo Word Perfect 5.1 o superior), deben ser un paso vital en la formación de nuestro recién egresado. El perfeccionamiento vendrá dado por la cantidad de trabajo que realice a partir de ese momento, así como de su interés personal. Sistemas CAE y Base de Datos Las operaciones de definición y preparación, previas a todo proceso de fabricación, se efectúan en los modernos sistemas automatizados, por medio de técnicas de ingeniería asistidas por computadora, CAE, y las funciones básicas que deben realizarse son: a) el desarrollo y proyecto del nuevo producto, mediante técnicas de diseño asistido por computadora (CAD); b) preparación de toda la documentación necesaria para efectuar el proceso de fabricación, que se realiza mediante las técnicas de la planificación asistida por computadora (CAP).

Esto ofrece la capacidad de similar procesos, comportamiento de productos, mejoras de materiales, equipos, bajo una diversidad de casos de carga para optimizar los diseños. Este enfoque involucra el manejo de modelos matemáticos con herramientas numéricas auxiliadas por computadora como son:        

simulación estadística y modelos matemáticos; estudio y optimización de tiempos y movimientos; manejo de materiales; revisión de procesos y estudio de producción; diseño de programas; simulación por el método del elemento finito; análisis y diseño de piezas mecánicas, estructuras y equipo; estudio de comportamiento ante cambios de materiales y nuevas condiciones de operación;  análisis de fallas. Los tipos de análisis que se pueden ofrecer en paquetes comerciales incluyen:  cargas estáticas cargas dinámicas  cargas térmicas  estabilidad estructural que incluye: pandeo choque vibraciones  fatiga y fractura  mecánica de fluidos que incluye: comprensibles incomprensibles  transferencia de calor que incluye: conducción convección radiación  análisis de campos electromagnéticos  análisis de mecanismos  etcétera. Aplicables a: máquinas eléctricas rotatorias:

motores generadores, etcétera; recipientes de presión: calderas tanques recipientes de sustancias flamables, etcétera; dispositivos electromecánicos: transformadores aisladores interruptores cables bases aisladoras, etcétera; elementos mecánicos: transmisiones rotores flechas uniones soldadas uniones remachadas tomillos, etcétera; unidades de refrigeración: cámaras frías torres de enfriamiento filtros condensadores, etcétera: equipo hidráulico: motores bombas válvulas turbinas, etcétera máquinas térmicas compresores calderas intercambiadores de calor quemadores precalentadores radiadores

hornos, etcétera; estructuras: edificios armazones plataformas cimentación plumas torres de transmisión, etcétera tuberías: hidráulicas neumáticas, etcétera A lo largo de la carrera, los alumnos deben ponerse en contacto con una gran cantidad de Software para resolver cálculos ingenieriles diversos en casi la totalidad de las asignaturas. Las instituciones deben disponer de los sistemas comunes y representativas para cada caso (que pueden ser comerciales, desarrollados por la propia institución o por otras instituciones en colaboración) y utilizarlos en tareas o seminarios, proyectos de cursos, etcétera. Además el alumno debe conocer qué son las bases de datos y su estructura, cómo manejar un tabulador electrónico, etcétera. Tener conocimientos básicos DBase, para tener la posibilidad de crear base de datos sencillas para distintos trabajos de las diferentes asignaturas. Sistemas CAD En la mayoría de las empresas, se ha implementado el uso de un sistema CAD en la elaboración de pianos, lo que origina la concepción de un producto de definición y de conjunto para la generación geométrica de objetos y dibujos de estudio. Esto establecerá una base técnica mediante el análisis de la información generada por la recopilación de datos, normas, códigos, y reglamentos de la empresa para la determinación sistemática de los procedimientos, para asegurar, así, la integridad de los criterios de diseño en la generación de pianos por medio de un sistema CAD. El lenguaje del ingeniero es el dibujo, ya sea en la investigación, el diseño, proyectos, operación de instalaciones industriales, etcétera, y en nuestro país, por largo tiempo estarán

vigentes sistemas de ayuda al dibujo, como AutoCAD, que permiten no sólo la creación de planos simples, sino lo que se denomina planos inteligentes, que son algo más que dibujos y diagramas con datos asociados a las entidades que lo conforman, por lo que pueden ser extraídas estas entidades por un programa para listado de materiales o por un programa para cálculo. En la etapa de aprendizaje del sistema CAD se deben identificar las técnicas que sigue el sistema en la creación del modelo geométrico, como son:       

Modelo de alambres Modelo de fronteras Modelo CSG Curvas Splines Curvas Bezier Generación de superficies otros

Esto le permite al alumno, no sólo una mejor interpretación del modelo geométrico que está creando, sino una mayor visión a la hora de solicitar la creación de un programa especifico para una tarea dada. Se debe dar mayor importancia a la creación de modelos en 3D, considerando que mediante programas de aplicación se podrán generar los cortes ortogonales (2D) del modelo. Conclusiones Como se puede ver, es importante que el nuevo ingeniero moderno está familiarizado con la integración CAE/CAD/DBASE/OFIMÁTICA, para lograr un uso eficiente de la computación como instrumento de trabajo y como una simulación de su practica diaria. Deben crearse grupos de analistas y programadores formados por estudiantes de alto rendimiento, que ayuden a la creación de programas de aplicación tanto CAE como CAD, y que faciliten la integración con Base de Datos y procesadores de palabras. Los alumnos próximos a egresar, deberán elaborar un proyecto de investigación, en toda su extensión, con el uso de estas técnicas, así como la tesis de licenciatura o de grado. Todo este programa puede parecer demasiado ambicioso, pero si la mayoría de estos aspectos se ensamblaran con asignaturas más

propicias, seria un propósito factible en gran medida. Ratificamos que en cada caso no se plantean conocimientos, profundos; pero si del comportamiento de un usuario aventajado. Se debe notar que no se hace alusión a la enseñanza de un lenguaje específico: esto puede ser opcional para aquellos casos individuales que lo ameriten y que sea para resolver casos sencillos. Un conocimiento más profundo de algún lenguaje debe dejarse para estudio de especialización, donde el previsionista haya definido un perfil de trabajo estable. Un enfoque de este tipo le proporciona, a cualquier egresado, una llave maestra para abrir todas las puertas de su profesión en cualquier parte del mundo. Bibliografía Allan, Roger, "Factory Automation", Electronic Design, enero de 1984, pp. 269-284. Appleton, Daniels S., "CIM-A program, not a project", CIM, Review, mayo de 1985, pp. 3-6. Handbook, "Computer-Aided Desing: Fundamentals of CAD", marzo de 1988, pp. 53-71.